問 5-7(7/10) 応用 第5章 有限要素法の実践

ヤコビ行列

テーマ:ヤコビ行列と[B]の評価

ヤコビ行列を $\mathbf J=\begin{bmatrix}\partial x/\partial\xi&\partial y/\partial\xi\\\partial x/\partial\eta&\partial y/\partial\eta\end{bmatrix}$ と定義する。この行列の役割として適切なのはどれか。
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正解:3番

【連鎖律】形状関数 $N$ の微分は、問題の定義では $[N_{,\xi},N_{,\eta}]^T=\mathbf J[N_{,x},N_{,y}]^T$ です。コンマの後の記号は、その座標で微分する意味です。 【変換】$\det\mathbf J\ne0$ なら逆行列を使い、$[N_{,x},N_{,y}]^T=\mathbf J^{-1}[N_{,\xi},N_{,\eta}]^T$ と求めます。この物理座標微分から、変位をひずみへ変換するB行列を作るため、肢3が正答です。 【注意】Jは材料の硬さを表す行列ではなく、座標写像の行列です。資料によっては本問のJの転置をJと定義するので、変換式も変わります。公式を暗記する前に、行と列にどの微分が並ぶかを確認します。

ヤコビ行列の図解
図:ヤコビ行列(アプリ収録の図版)

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